山东、云南板栗重金属砷、铅、镉含量及风险评估

张延平,陈振超,陈松武,莫润宏,倪张林,汤富彬*



山东、云南板栗重金属砷、铅、镉含量及风险评估

张延平1,陈振超1,陈松武2,莫润宏1,倪张林1,汤富彬1*

1. 中国林业科学研究院亚热带林业研究所, 浙江 杭州 311400 2. 广西壮族自治区林业科学研究院, 广西 南宁 530000

采用原子荧光光谱法和石墨炉原子吸收光谱法分别对我国山东省130份、云南省77份板栗样品的砷、铅和镉的含量进行测定，采用单因子污染指数、综合因子污染指数法对板栗中砷、铅和镉等重金属的污染进行评价，并采用靶标危害系数法对食用板栗造成的健康风险进行评估。结果表明，山东、云南两省板栗重金属砷、铅、镉的含量分别为ND-0.051 mg/kg，ND-0.120 mg/kg，ND-62 µg/kg，板栗重金属含量均未超标。山东、云南两省板栗的砷、铅、镉污染指数均远低于1，综合污染指数评价表明云南省板栗重金属污染指数相对较高，云南省玉溪市板栗综达0.3572；山东省板栗重金属污染指数相对较低，山东省日照市板栗综最低为0.0615。人体健康风险评估结果表明：山东、云南两省板栗靶标危害系数最大仅为0.01018，均低于1，成人日最大食用板栗35 g，儿童25 g，远不会对人体造成健康危害。儿童食用板栗的重金属风险高于成年人，其靶标危害系数约为成人的2.678倍。本文总结了山东、云南两省板栗主产区的砷、铅、镉等重金属的污染情况，拟为全国板栗主产区重金属含量及质量安全风险评估研究提供有益的参考依据。

板栗; 重金属污染; 风险评估

板栗原产中国，在我国种植广泛，至今已有3000年的栽培历史，与杏、枣、桃、李并称为中国古代五大名优果品。板栗果实富含淀粉、糖分、蛋白质、脂肪，营养丰富，还含有粗纤维、维生素（VA、VB1、VB6、VC、VE）、生物素（胡萝卜素、叶酸、泛酸、盐酸、黄酮、单宁等）、矿物质（钙、铁、锌、硒、铜、钠、镁、钾、磷等）[1-3]，且具有一定的药补效果[4,5]，受广大消费者的青睐。已有相关研究表明，板栗受重金属污染的途径有自然环境的重金属污染[6]，以及人为活动——现代工业的发展和化肥农药的大量施用[7-10]。目前已有对板栗重金属测定的研究，前处理方法主要有干法灰化、湿法消解，对板栗重金属的检测方法有原子吸收光谱法、原子荧光光谱法[11]、电感耦合等离子体-原子发射光谱法[1]、电感耦合等离子体质谱法等[7,12]。白瑞亮[13]等测定并分析了山东省板栗主产区板栗的铅、镉、铬、砷、铜、锌等重金属元素的含量，且对板栗重金属进行了安全评价，但未对食用板栗所造成的人体健康风险进行评估。随着人们对环境污染问题和食品安全问题的逐渐重视，食品中重要污染物的检测与风险评估已成为评价食品质量安全的重要方法。通过对板栗进行重金属超标情况的评价及食用风险的评估，有利于进一步了解板栗中重金属砷、铅、镉食用风险，保障板栗产业的健康可持续发展。本文调查研究了山东、云南两省板栗中砷、铅、镉重金属含量，分析了超标情况，并进行了食用风险评估。

1 材料与方法

1.1 材料

采自山东省2012~2013年临沂、潍坊、济南、日照、烟台等板栗生产基地样品共130份，云南省2012-2013年大理、楚雄、玉溪市板栗生产基地样品共77份。各省采样带(图中阴影部分)的分布如图1、图2所示。

图 1 2012~2013年山东省采样带分布图

图 2 2012~2013年云南省采样带分布图

1.2 检测方法

板栗样品中铅、镉的测定参考国家标准《GB5009.12-2010食品安全国家标准食品中铅的测定》、《GB/T 5009.15-2003食品中镉的测定》。准确称取均匀粉碎的板栗样品0.5 g(精确到0.0001 g)于聚四氟乙烯消化管中，加入5 mL硝酸，2 mL过氧化氢，于电热板上以180 ℃预消解约0.5 h，然后密封好消化管，放入微波消解仪中，消解完毕后，再在电热板上以180 ℃赶酸至近干，冷却，采用1%硝酸，少量多次洗涤并定容至25 mL，上机备用。用Thermo Fisher ICE 3500型石墨炉原子吸收光谱仪进行测定。

板栗样品中砷的测定参考国家标准《GB/T 5009.11-2003 食品中总砷及无机砷的测定》，消解方法同上，取上述消解液，用硫脲和抗坏血酸还原后，用AFS-9130双道原子荧光光谱仪进行测定。

1.3 板栗中重金属含量水平评价方法

式中：P为板栗中重金属的单项污染指数，C为板栗重金属含量的实测值，S为板栗中的金属的限量标准。P≤1，表明板栗未明显受到重金属的污染；P˃1，说明板栗已明显被重金属所污染。P越大，表明板栗受重金属的污染程度越严重。

1.3.2 综合因子污染指数评价该指数反映板栗中测得的重金属含量的综合污染水平。综合因子污染指数的评价公式如下式所示：

式中，综表示板栗中重金属的综合污染指数，C为板栗重金属含量的实测值，S为板栗中的金属的限量标准。当综≤1时，表明板栗所受的重金属i污染的程度较轻；当综˃1时，表示板栗所受重金属的污染显著。同样地，综越大，板栗重金属污染的程度越明显。

1.4 人体健康风险评价

采用靶标危害系数法对板栗样品中的重金属对人体可能产生的有害影响进行计算评估。计算公式如下：

式中：C为板栗中重金属含量（mg/kg）；FIR为成人和儿童每日板栗最大摄入量（kg/d）；mAB为人体平均体重，RfD为重金属的考暴露剂量值。若靶标危害系数˂1，表明通过板栗摄入的重金属不会对人体造成健康威胁；若靶标危害系数≥1，则板栗中的重金属会对人体造成一定的健康危害。

2 结果与分析

2.1 板栗中砷、铅、镉含量

共检测了130个山东板栗样品，77个云南板栗样品，检测结果如表1、表2所示。

表1 2012~2013年山东省板栗砷、铅、镉检测结果

备注：ND表示未检出；a表示单位为µg/kg。检出限：砷：0.01 mg/kg；铅：0.005 mg/kg；镉：1 µg/kg，未检出按最低检出限计算，下同。

Note: ND represents not detected; a represents that the unit of measurement is µg/kg. The limits of detection: As 0.01 mg/kg, Pb 0.005 mg/kg and Cd 1 µg/kg. ND is repalced by limit of detecton of an element, the same as follows.

表 2 2012~2013年云南省板栗砷、铅、镉检测结果

由表1、表2，山东、云南两省的板栗样品砷、铅、镉均有检出，但均未超标。同一省份的不同板栗主产区的板栗砷、铅、镉的含量存在一定的差异，山东省各产区板栗中砷的含量平均值范围为0.010~0.014 mg/kg，产区间无明显差异；铅的含量范围为0.005~0.026 mg/kg，镉的含量范围为5.940~15.895 µg/kg，这两种重金属在不同的板栗产区中差异较为明显。砷、铅、镉的最大含量分别分布在烟台、济南、临沂等地。日照市的板栗砷、铅均未检出，镉的含量也最低，与其他板栗主产区相比较，板栗的重金属富集程度最低。云南省板栗砷、铅、镉的含量依次是0.011~0.033 mg/kg、0.023~0.044 mg/kg、11.502~37.915 µg/kg，云南省不同板栗主产区板栗重金属的含量差异明显。云南省板栗砷、铅、镉的最大含量分别分布在玉溪、大理、楚雄，显示出一定的区域差异性。

2.2 板栗铅、砷、镉重金属单因子和综合因子污染评价

根据GB 2762-2012《食品中污染物限量》和LY/T 1777-2008《森林食品质量安全通则》对板栗中重金属的限量规定（砷≤0.2 mg/kg，铅≤0.2 mg/kg，镉≤0.1 mg/kg），由表1、表2数据可知，板栗样品砷、铅、镉均未超标。为明确板栗样品砷、铅、镉的污染程度，需进一步对板栗重金属进行单因子和综合因子的评价。

根据公式（1）、（2），计算2012~2013年的山东省、云南省的不同地区的砷、铅、镉三种重金属的单因子污染指数及综合因子污染指数，结果见图3、图4。

图 3 2012~2013年山东省板栗主产区重金属污染指数

图 4 2012~2013年云南省板栗主产区重金属污染指数

由图3、图4可知，2012~2013年山东、云南各地板栗样品中的重金属污染指数均低于1，最大不超过0.4，处于低污染水平。两省不同地区的重金属单因子污染指数各有差异，总体上山东省各地区的镉污染指数较砷、铅较大，烟台板栗的砷污染指数最大，为0.0723；济南板栗铅污染指数最大，为0.1430；临沂镉污染指数最大，为0.1590。云南省板栗中砷、铅、镉等重金属污染存在显著地域差异性，玉溪板栗砷、镉污染指数与所有地区板栗重金属单因子污染指数相比最大，分别为0.1669、0.3737。大理铅的污染指数最大，为0.2650。

山东省板栗中重金属综合污染指数值较大的为临沂、潍坊两地，综分别为0.1795、0.1739，综合污染指数最小的为日照，综为0.0615；云南省综合污染指数最大值在玉溪，达0.3572。对比分析两省各地的重金属单因子、综合因子污染指数，发现镉污染指数在综合因子污染指数中占有较大的权重，镉越大，则综越大，可见，板栗中的镉污染为重金属污染的主要来源。

2.3 人体健康风险评价

以板栗作为坚果来看，根据最新的居民膳食宝塔，每日大豆及坚果类的推荐摄入量为25g~35 g[14]，成人每天的板栗最大摄入量以0.035 kg计算，儿童每天的最大摄入量以0.025 kg计算。砷、铅、镉的参考暴露剂量值分别为0.0003、0.0035、0.0010 mg/(kg·d)[15]。以此为依据，成人的平均体重为60 kg，儿童的平均体重为16 kg[16]，计算食用板栗对儿童、成人的靶标危害系数。由表3、表4可知，山东、云南板栗中重金属的靶标危害系数均小于1，处于安全水平，未发现对成人及儿童造成的健康安全隐患。作为一种木本粮食[17]，若增大板栗的日摄入量，在极端情况下将板栗作为主食食用（参照最新的居民膳食宝塔，成人最大量为400 g，儿童最大量为250 g），算得成人最大靶标危害系数仅为0.434，儿童最大靶标危害系数1.018，已超过临界值1，重新算得儿童板栗最大摄入量245 g。因此，对于喜爱食用板栗、或有需要增加板栗摄入量的特殊人群，成人在膳食宝塔坚果日摄入最大量的基础上适当增大板栗的摄入量、儿童最大日摄入量不超过245 g时不会造成重金属对人体的危害。山东、云南省板栗重金属靶标危害系数大小比较均为：砷˃镉˃铅，表明板栗中的砷对人体风险暴露危害较大，铅最小。对应的儿童的靶标危害系数约为成人的2.678倍，表明按照最大摄入量的推荐值来看，儿童日食用板栗的重金属的风险暴露高于成年人。

表3 2012~2013年山东、云南省板栗重金属摄入量及健康风险

3 结论

通过石墨炉原子吸收法、原子荧光光谱法测定了2012~2013年山东、云南两省板栗样品中的镉、铅和砷重金属含量，参考标准GB 2762-2012和LY/T 1777-2008，样品中的重金属含量均未超标。对板栗样品中重金属砷、铅和镉的含量进行单因子和综合因子污染指数法评价，结果表明山东、云南省板栗中重金属污染处于较低水平。人体健康风险评估结果表明，即使按照膳食指南食用坚果的最大标准，长期食用云南、山东两省的板栗也是远远低于人体健康风险的警戒值，因此板栗中砷、铅、镉等重金属对人体造成的健康风险小。

[1] 刘璐,杨祎,曹庆芹,等.用电感耦合等离子体发射光谱法检测北方主栽板栗品（系）矿质元素含量[J].北京农学院 学报,2015,30(1):4-9

[2] 徐志祥,高绘菊.板栗营养价值及其养生保健功能[J].食品研究与开发,2004,25(5):118-119

[3] 高海生,常学东,蔡金星,等.我国板栗加工产业的现状与发展趋势[J].中国食品学报,2006,6(1):429-436

[4] 杭天平.神奇功效话板栗[J].中国林业,2009(11):36-36

[5] 张瑞菊,孙强,张洪坤.板栗的营养、生产现状及前景展望[J].山东商业职业技术学院学报,2014,14(4):106-107

[6] Yohannes YB, Ikenaka Y, Saengtienchai A,. Occurrence, distribution, and ecological risk assessmentof DDTs and heavy metals in surface sedimentsfrom Lake Awassa—Ethiopian Rift Valley Lake[J]. Environ Sci Pollut Res,2013,20(12):8663-8671

[7] 倪张林,汤富彬,屈明华,等.山东、河北板栗中重金属元素的背景值及其安全现状研究[J].浙江农业科学,2012(11):1522-1525

[8] 吕爱华,柴振林,朱杰丽,等.浙江省森林食品产地环境质量调查与评价[J].浙江林业科技,2008,28(2):6-10

[9] 钟道旭,韩存亮,蒋金平,等.镀锌厂周围农田土壤-水稻中重金属污染及其风险[J].土壤,2011,43(1):143-147

[10] Antonio RR, María Rosa ML, Nuria FD. Pasture and soil zinc evolution in forest and agriculture soils of Northwest Spain three years after fertilization with sewage sludge[J]. Agriculture, Ecosystems and Environment, 2012,150(6):111-120

[11] 吴万波,韩华柏,朱益川,等.四川主要干果经济林产品安全性初步研究[J].中国农学通报,2008,24(12):149-152

[12] Yin LL, Tian Q, Shao XZ,Determination of Trace Elements in Edible Nuts in the Beijing Market by ICP-MS[J]. Biomedical and Environmental Sciences, 2015,28(6):449-454

[13] 白瑞亮,白瑞娟,相姗姗,等.山东省主产区板栗重金属含量分析[J].山东林业科技,2014(5):16-18

[14] 中国居民平衡膳食宝塔（2016）》官方声明[EB/OL]. http://www.cnsoc.org/content/details_10_20323.html. 2016-05-18

[15] 王海萍,秦鹏,陈建文.日照市部分蔬菜中铅、镉、铬、汞、砷含量及健康风险评价[J].中国卫生检验杂志,2016,26(5):748-752

[16] 李瑞琴,于安芬,白滨,等.食用百合-土壤体系中镉、铅和汞的潜在生态和健康风险[J].食品科学,2016,37(5):186-191

[17] 宋磊.树上粮仓——木本粮油产业浅析[J].中国粮食经济,2014(6):31-34

The Content and Risk Assessment of As, Pb and Cd in Chestnut in Shandong and Yunnan Province

ZHANG Yan-ping1, CHEN Zhen-chao1, CHEN Song-wu2, MO Run-hong1, NI Zhang-lin1, TANG Fu-bin1*

1.311400,2.530000,

The contents of arsenic (As), lead (Pb) and cadmium (Cd) in 130 chestnut samples from Shandongprovinceand 77 chestnut samples from Yunnan province were determined by atomic fluorescence spectrometry and graphite furnace atomic absorption spectrometry. Single-factor pollution index and multi-factor pollution index were applied to evaluate the pollution level. Target hazard quotient (THQ) was adapted to evaluate potential risk of health risk assessment. Mean element concentrations of chestnut were in the following ranges: ND-0.051 mg/kg, ND-0.120 mg/kg and ND-62 µg/kg, respectively. The contents of As, Pb and Cd in chestnut were all lower than the maximum limited values. The single-factor pollution indexes of As, Pb and Cd in chestnut from Shandong and Yunnan provinces were far less than 1. The highest multi-factor index in chestnut is up to 0.3572 in Yuxi of Yunnan province. The lowest multi-pollution index in chestnut is 0.0615 in Rizhao of Shandong province. The highest THQ was 0.01018, showing that chestnuts cause no health risk to people when dietary intake is lower than 35 g/d for adults and lower than 25 g/d for children. The THQ value of children is about 2.678 times more than the values of adults, which means that children are more vulnerable to exposure to heavy metals. The results of this research are capable of reference for health risk assessment of intake chestnut.

Chestnut; heavy metal pollution; risk assessment

X502

A

1000-2324(2018)03-0490-05

2016-11-18

2016-12-13

国家林业公益性行业科研专项(201304705)

张延平(1991-),女,硕士研究生,主要从事经济林安全及检测技术. E-mail:dqpgru@163.com

Author for correspondence. E-mail:tfb22@163.com